深入理解asmlinkage

一、asmlinkage的簡介與定義

asmlinkage是一個Linux內核宏函數，它指示編譯器不使用常規的函數調用機制，而是使用彙編實現的調用機制。它的作用是將函數的參數從普通的C語言調用規約轉換為系統調用規約。

在定義有asmlinkage的函數中，所有參數都必須在棧中傳遞，而不是在寄存器中傳遞。在32位模式下，前6個參數可以通過寄存器進行傳遞，後面的參數則必須通過棧進行傳遞。而在64位模式下，前8個參數通過寄存器傳遞，後面的參數也必須通過棧進行傳遞。

asmlinkage long sys_mkdir(const char __user *pathname, int mode);

二、asmlinkage的原理

在C語言中，參數是在寄存器和棧之間傳遞的，這些寄存器和棧的使用往往由編譯器決定。而在系統調用中，參數必須以固定的方式傳遞，這就需要使用彙編語言來精確控制參數。

宏定義asmlinkage沒有讓編譯器為我們生成常規函數調用代碼，而是使用了彙編進行了手工編寫。當編譯器遇到使用asmlinkage宏定義的函數時，它會插入一些特殊的彙編代碼。這些代碼的作用是將函數的參數從C語言規約轉換為系統調用規約。

三、asmlinkage的使用場景

asmlinkage宏定義的函數在Linux內核中非常常見，它們以系統調用的方式暴露給用戶空間的程序。例如sys_read和sys_write這些系統調用函數，在內核源代碼中都有使用asmlinkage定義。

另一個常見的使用場景是中斷處理函數。中斷處理函數需要快速地處理中斷，而不能涉及到線程的切換和系統調用等等。因此，只能在寄存器和棧之間傳遞參數，這恰恰是asmlinkage的優勢所在。

四、asmlinkage使用示例

下面是一個簡單的例子，它演示了如何寫一個系統調用函數，並在其中使用asmlinkage宏定義：

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/linkage.h>

asmlinkage long sys_hello(void)
{
    printk(KERN_ALERT "Hello, World!\n");
    return 0;
}

在上面的代碼中，可以看到asmlinkage宏定義出現在函數的前面。這讓編譯器知道它需要使用彙編調用規約來調用這個函數。同時，函數sys_hello也是一個特殊的函數，它的返回值是long，這是系統調用的標準返回類型。

五、asmlinkage的注意事項

在使用asmlinkage時，需要注意以下幾點：

1. 所有的參數都必須通過棧進行傳遞。

2. 在32位模式下，前6個參數可以通過寄存器進行傳遞，後面的參數則必須通過棧進行傳遞。在64位模式下，前8個參數通過寄存器傳遞，後面的參數也必須通過棧進行傳遞。

3. 在定義函數時，必須使用asmlinkage宏定義。

4. 在函數體中，不能訪問用戶空間的內存。

結論

asmlinkage是Linux內核中的一個非常重要的宏定義。它指示編譯器使用彙編調用規約來調用函數，從而將函數的參數從C語言規約轉換為系統調用規約。在內核中，這個宏定義經常用於定義系統調用函數和中斷處理函數等特殊的場景。在正確使用它的前提下，它可以方便地將內核代碼暴露給用戶空間程序，並幫助內核在最快的時間內處理中斷。